Версия для печати

---

Новое в оценке изображения (Яриновская А.)

 

«Советское фото (журнал №01 за 1961 год)

В основу геометрической оптики положено представление об идеальной системе, которая удовлетворяет условию: всякая точка изображается также точкой. Это допущение, строго говоря, не соответствует истине, хотя оно необходимо для того, чтобы установить ряд законов, на основании которых можно делать различные расчеты с достаточной степенью точности. Однако практически в силу ряда причин, разбирать которые мы не будем, это основное условие не соблюдается и «точки» изображаются оптическими системами (я частности фотообъективами) в виде так называемых кружков рассеяния различных диаметров.

Глаз, являясь таким же несовершенным оптическим прибором, как и другие, принимает кружки рассеяния за точки в том случае, если их величины не превышают определенного предела. Последний зависит от условий наблюдения и от самого глаза. Чем меньше кружок рассеяния, полученный объективом на негативе, тем выше разрешающая способность объектива, тем меньше может быть расстояние между двумя точками, при котором каждую из них можно различить отдельно.

До недавнего времени разрешающая способность являлась основной количественной характеристикой качества фотографического изображения.

Однако эта характеристика далеко не совершенна.

Прежде итого разрешающая способность объектива – величина относительная, так как зависит от ряда факторов (способности самой оптической системы максимально раздельно передавать линии, разрешающей способности фотоматериала, на котором производилось испытание, плотности негатива, способа намерения в др.); вследствие чего один и тот же объектив, испытанный в одинаковых условиях, но на различном негативном материале, дает неодинаковою разрешающую способность.

Так, разрешающая способность конкретного объектива составляла на одном из типов черно-белой негативной пленки 80 л/мм, на другом - 60 л/мм, а на цветной негативной пленке типа ДС-2 всего 40 л/мм.

Следовательно, располагая такими данными, полученными на различных типовых пленках, объектив невозможно правильно оценить.

Если же учесть, что пленки одного и того же типа иногда имеют отклонение до 10 л/мм, а также то обстоятельство, что чем выше разрешающая способность, тем ниже точность ее измерения, различие между объективами до 5 линий практического значении не имеет.

Но даже за одними и теми же цифрами могут быть скрыты различные пороки изображения.

Так, например, кружки рассеяния могут быть неодинаковыми по виду.

На фото 1 представлен обычный кружок рассеяния, характерный для центра поля объектива среднего качества.

На фото 2 приводится кружок рассеяния и виде восьмерки, характерный для края поля объективов с ярко выраженным астигматизмом.

В одном направлении кружок невелик, тогда как в другом его диаметр заметно больше. Разрешающую способность чаще всего оценивают по небольшому диаметру, таким образом она получается несколько заниженной.

Изображение в этом случае часто производит впечатление нерезкого, особенно на предметах, расположенных в пространстве.

На фото 3 представлен двойной кружок рассеяния, характерный для предметов, лежащих значительно ближе плоскости наводки. Величина разрешающей способности в этом случае также измеряется по наибольшему диаметру.

Различного вида кружки рассеяния плюс контраст изображения в разнообразных сочетаниях перемешаны в фотографическом изображении.

В зависимости от того, что и в какой степени будет преобладать, определится качество изображения. Наиболее благоприятными являются обычные кружки рассеяния, даже если их размер несколько велик.

Такого вида кружки умеренной величины в сочетании с небольшим контрастом и являются характерными для «мягкого» изображения.

Публикуемые обычно данные по разрешающей способности (особенно для края поля) не отражают всех этих явлений, и поэтому не могут служить единственным способом оценки изображения.

Имеется еще одно обстоятельство, которое заставляет взглянуть на разрешающую способность объектива как на характеристику, нуждающуюся в дополнениях.

Известно, например, что в оптическом изображении различаются две плоскости наводки объектива: в одной наблюдается максимум разрешающей силы при несколько пониженном контрасте, в другой — максимум контраста при небольшой потере разрешающей силы. В идеальном случае расстояние между плоскостями должно равняться нулю, то есть обе плоскости должны совпадать.

У обычных фотообъективов типа «Юпитер» (F=50 мм, 1:2) расстояние между указанными плоскостями равно 0,1 ± 0,02 мм. Однако встречаются объективы (например специальные портретные), у которых оно увеличивается до 0,3-0,4 мм. Следует заметить, что у некоторых кинообъективов, отличающихся хорошим качеством изображения, эта величина достигает 0,02 мм.

Величина расстояния между плоскостями наибольшей разрешающей силы максимального контраста главным образом связана с величиной сферической аберрации, которая, как известно, смягчает изображение.

Все сказанное об оптическом изображении в какой-то степени относится и к фотографическому, с той только разницей, что в последнем случае все осложняется введением фотоматериала и пока еще не достаточно изучено.

В последнее время всеми исследователями большое внимание уделяется новому критерию качества изображения, так называемому пограничному контрасту. С его помощью ведутся работу по исследованию как оптического, так и фотографического изображения, однако последнее еще мало изучено, так как встречается ряд трудностей технического порядка.

Под термином «пограничный контраст» подразумевается следующее:

Если при определенных условиях сфотографировать границу острого лезвия, равномерно освещенного сзади, то та часть негатива, на которую благодаря непрозрачному металлу свет не попал, должен иметь плотность Д min равную плотности вуали пленки, а освещенная свободная часть должна иметь заранее заданную плотность Д max (например 0,9 или 1,0). Поскольку край лезвия достаточно острый, переход от Д min к Д max должен быть резким, то есть в идеальном случае должна получится картина, показанная на рис. 1.

Однако объектив передает эту границу по-иному, а степень отступления от идеальной картины зависит от его способности резко разделять границу светлого и темного, то есть чистоту изображения, контраст.

Чем хуже объектив справляется с этой задачей, тем ниже его фотографические качества. На рис. 2 и 3 схематически приведены кривые пограничного контраста для плохого и хорошего изображения. Изменение плотностей на негативе поперек границы лезвия записывается или просто измеряется на специальном приборе - микрофотометре.

По наклону кривой и плотности над вуалью судят о способности объектива давать четкое контрастное изображение.

Чем более полого идет кривая и чем больше Д min, тем хуже изображение.

И наоборот, чем круче кривая и чем быстрее Д min станет равной плотности вуали, тем изображение лучше.

Новая характеристика все больше и больше завоевывает себе право на жизнь. Однако стандартная количественная оценка (как, например, разрешающая способность) пока еще не выработалась. По-видимому, это дело будущего.

В настоящей статье излагается только принцип получения контраста, так как в различных исследовательских лабораториях пока по-разному решают эту задачу.

Слово «резкость» всегда вызывало много споров, так как оно означает комплекс различных факторов, из которых наиболее важными являются разрешающая способность и контраст изображения.

Сочетание этих двух важных характеристик в большей части определяет качество снимка, полученного объективом.

Известно немало примеров, когда при относительно высокой разрешающей способности изображение оказывалось вялым, малоконтрастным, и наоборот, при невысокой разрешающей способности изображение не казалось нерезким.

Из возможных вариантов сочетаний величин разрешающей способности и контраста рассмотрим несколько характерных.

На рис. 4, 6, 8, 10 представлены кривые пограничного контраста для различных по качеству изображений. По вертикали отложены плотности, по горизонтали — смещение в долях миллиметра поперек границы изображения лезвия.

На рис. 5, 7, 11 представлены графики разрешающей способности по полю соответственно для тех же изображений.

Ни фотографиях 4, 5, 6, 7 представлены все перечисленные четыре варианта.

Изображения получены при съемно одним объективом в одинаковых условиях, но с различными приспособлениями для изменения качества изображения.

Из фотографий и графиков следует, что изображение может быть мягким и при относительно высокой разрешающей способности, стоит только в большей степени понизить контраст (см. фото 5. рис. 6-7).

Значительное понижение разрешающей способности (рис. 9) даже при небольшой потере контраста (рис. 8) вызывает неприятное впечатление нерезкости (см. фото 6).

Одновременное падение разрешающей способности и контраста приводит к полной нерезкости снимка (см. фото 7, рис. 10, 11).

Учитывая изложенное, можно сделать следующие выводы. Качество изображения определяется не только разрешающей способностью, но и контрастом, поэтому для получения хорошей резкости недостаточно, чтобы объектив давал высокую разрешающую способность по глубине и по полю: она должна сочетаться с высоким контрастом.

В области практической оценки фотографического изображения понятия «мягкое» и «нерезкое» существуют совершенно самостоятельно, тогда как в физике они, как правило, но разграничиваются.

Однако четко сформулированного различия между «мягким» и «нерезким» изображениями пока нет, они только различаются зрительно (см. фото 5 и 6).

Первое характеризуется уменьшенным контрастом при еще сравнительно высокой разрешающей способности, второе - низкой разрешающей способностью при среднем контрасте (либо обеими заниженными величинами).

Небольшие изменения в разрешающей силе при хорошем контрасте практического значения не имеют.

Применяя различные смягчающие приспособления, не следует значительно снижать разрешающую способность, так как это приводит и обшей нерезкости.

Рекомендуется умеренное снижение разрешающей силы сочетать с значительно умеренным контрастом, это производит более благоприятное впечатление.

Выбирая объектив, не следует руководствоваться только данными о его разрешающей способности, которая одна не дает достаточного представления о качестве изображения.

Яриновская А.

«Советское фото (журнал №01 за 1961 год)

 

---